In vivo studies of changes induced by chronic stress in the physiological proprieties of neurons involved in the brain circuitries underlying anxiety

Abstract

Anxiety disorders affect a large portion of the world population and are frequently long-lasting and debilitating. Chronic stress is highly implicated in the etiology of these disorders, leading to a hypothalamic–pituitary–adrenal (HPA) axis dysfunction and structural changes in the brain. The bed nucleus of the stria terminalis (BNST) is directly involved in the regulation of the stress response, acting as a relay nucleus between the limbic structures and the paraventricular nucleus of the hypothalamus (PVN). The mechanisms by which chronic stress alters central circuits that mediate anxiety-like behavior are still largely unknown. Recent studies have implicated the medial prefrontal cortex (mPFC), together with BNST, in the genesis of anxiety-like behaviors. Taken this into account, the present work attempted to explore the influence of chronic stress upon a specific brain circuitry involved in the stress response: PFC-BNST-PVN. For this purpose, we recorded the neuronal activity of the BNST dorsomedial/fusiform (dm/fu) subnuclei with or without a chemical manipulation of the infralimbic region of the mPFC (ILCx) in both control and stressed rats. Subsequently, the HPA axis activity was assessed by measuring the c-Fos expression in the PVN and the levels of corticosteroids in the blood after an injection of glutamate in the ILCx. The inhibition of the ILCx with lidocaine did not affect the BNST neuronal activity. By contrast, the stimulation of the ILCx with glutamate decreased the noxious-evoked activity of BNST cells in control animals, but in CUS animals this effect was attenuated. Additionally, the pharmacological stimulation of ILCx enhanced the PVN activation pattern in CUS animals and induced the release of corticosterone only in control animals. Remarkably, the present results suggest that the ILCx has a phasic excitatory influence over the HPA axis and this effect seems to be mediated by the BNST. However, this pathway appears to be impaired in chronic stress conditions.

Os transtornos de ansiedade afectam uma grande parte da população mundial e são frequentemente duradouros e debilitantes. O stress crónico está muito implicado na etiologia desses transtornos, levando a uma disfunção do eixo hipotálamopituitária- adrenal (HPA) e mudanças estruturais no cérebro. O núcleo da estria terminal (NET) está directamente envolvido na regulação da resposta ao stress, agindo como um núcleo de passagem entre as estruturas límbicas e o núcleo paraventricular do hipotálamo (NPH). Os mecanismos pelos quais o stress crónico altera os circuitos que mediam o comportamento típico de ansiedade são ainda desconhecidos. Estudos recentes têm implicado o cortéx prefrontal medial (CPM), juntamente com o NET, na génese de comportamentos típicos de ansiedade. Tendo isto em consideração, o presente trabalho procurou explorar a influência do stress crónico sobre um circuito específico envolvido na resposta ao stress: CPM-NET-NPH. Para isso, gravamos a actividade neuronal dos subnucleos dorsomedial/fusiforme do NET com ou sem manipulação da região infralimbica do CPM em animais controlo e stressados. Posteriormente, avaliamos a actividade do eixo HPA através da medição da expressão de c-Fos no NPH e os níveis de corticosterona no sangue após uma injecção no CPM. A inibição do CPM com lidocaína não afectou a actividade neuronal do NET. Por outro lado, a estimulação do CPM com glutamato diminuiu a actividade evocada das células do NET em animais controlo, no entanto em animais stressados este efeito foi atenuado. Além disso, o estímulo farmacológico do CPM aumentou a activação do NPH em animais stressados e induziu a libertação de corticosterona apenas em animais controlo. Notavelmente, os resultados sugerem que o CPM tem uma influência fásica excitatória sobre o eixo HPA e este efeito parece ser mediado pelo NET. No entanto, esta via parece estar alterada em condições de stress crónico.